Siliciumcarbide kan de basis vormen voor de vermogenselektronica van de toekomst. Het materiaal is bestand tegen grote hitte en tegen hoge elektrische spanningen. Het is dus geschikt voor toepassing, beginnend bij de energieverzorging voor laptop’s via hybride auto’s en tot de ruimtevaart. Het materiaal staat in het middelpunt van een Europees onderzoeksproject.
Bij het onderzoek zijn onder meer weten-schappers van de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) zijn betrokken. Ze werken samen met onderzoekers van acht andere universiteiten in verschillende landen van Europa en onderzoeksinstituten en partners uit de industrie. De EU financiert het project, dat loopt over een periode van vier jaar onder de titel NetFISiC.
Deelprojecten
Het project is opgedeeld in drie onderzoeksgebieden, waarin de projectpartners telkens verschillende aspecten onderzoeken. Het eerste deelproject betreft het kweken van het siliciumcarbide, het tweede onderzoekt de verkregen kristallen op defecten en elektrische eigenschappen en wetenschappers van het derde deelproject ontwikkelen componenten, waarin het materiaal met al zijn eigenschappen optimaal benut kan worden.
Onderzoekers aan de FAU kijken in het tweede deelproject naar de mate-riaaleigenschappen van siliciumcarbide. Er bestaan verschillende mogelijkheden om het materiaal te analyseren. Een sterke vergroting met een elektronen-microscoop is een van die methoden. Enkele projectpartners zouden hiermee kristaldefecten kunnen opsporen en onderzoeken.
De natuurkundigen van de FAU gebruiken elektrische en optische methoden: ze sluiten het siliciumcarbide aan op elektrische spanning of belichten het kristal met een laser, waarna ze de elektrische of optische resultaten meten en de kristallen op hun optische en elektronische eigenschappen testen.
Eigenschappen en gebruik
In tegenstelling tot het standaard gebruikte silicium is siliciumcarbide geschikt voor toepassing bij hoge temperatuur en hoog vermogen, ook in een agres-sieve omgeving zoals de ruimte. Bovendien verhoogt het siliciumcarbide het energetisch rendement, bijvoorbeeld bij een netvoeding voor een mobiele telefoon of laptop. Standaard uitvoeringen met silicium halfgeleiders verliezen veel energie in de vorm van warmte verloren.
De solarindustrie gebruikt al onderdelen van siliciumcarbide om de door de zonnepanelen opgewekte energie om te vormen in wisselstroom. Deze omvormers geven nog maar 1% aan onbenutte warmte af aan de buitenwereld, terwijl ongeveer 99 % van de zonne-energie gebruikt kan worden. Dat is een grote rendements, reden waarom het materiaal voor de industrie interessant is. De technologie kan bijvoorbeeld worden toegepast bij de bouw van hybride auto’s, maar er zijn nog veel andere mogelijkheden denkbaar.
